“碳中和”愿景下电力消费侧发展模式转型探讨

随着温室效应的日益加剧,应对全球气候变化,实现清洁、低碳发展已经成为人类社会共同努力的目标之一.实现"双碳"目标将对我国能源电力发展和公众的低碳能源消费方式转变提出新的要求.分析了"碳中和"背景下能源电力消费侧的需求,探索能源绿色消费转型的发展方向,从工业、建筑、交通、农业等不同领域探究电力消费侧发展新模式.     

碳中和目标下的能源系统转型与变革：多能流协同技术

近年来全球多个国家提出了碳中和战略目标,能源系统的转型与变革已迫在眉睫.在能源系统低碳化转型路径中,高比例新能源渗透充当了极为重要的战略角色,且各能源系统之间的转型呈现相辅相成、协同发展的趋势.一方面,新能源可通过电转气、电转热、电制氢等能源耦合设备分别为天然气、热力、交通侧等负荷提供绿色能源供应,终端用能的电气化改善了终端能源结构;另一方面,多能源系统的灵活性及多能互补性为间歇性新能源并网的消纳提供了支撑.为此,综述了面向碳中和目标的能源系统转型与变革的多能流协同技术,介绍了高比例新能源渗透下的多能流协同技术,剖析了支撑新能源并网的多能源市场机制设计,最后归纳总结了未来能源系统转型与变革面临的核心挑战.     

基于双碳目标的智慧能源体系构建

习近平总书记关于“碳达峰、碳中和”系列重要部署为推动气候环境治理和可持续发展擘画出宏伟蓝图、指明了道路方向。阐述了在未来40年先后实现碳达峰、碳中和目标过程中我国能源行业面临的艰巨任务,分析了“双碳”目标下能源转型的主要短板弱项,从智慧能源体系的演进路线、主要特征和对能源转型的支撑作用3个方面介绍了“双碳”目标下能源转型的路径措施,建议将着力构建支撑“双碳”目标的智慧能源体系作为能源转型的重要方向,并提出了具有操作性的实施路径。     

双碳目标下低碳综合能源系统规划关键技术及挑战

双碳目标下,能源系统深度脱碳势在必行。低碳综合能源系统是通过集成碳捕集技术、提高非碳能源比例、充分调动源-网-荷-储各能源环节灵活性资源等方法,主动或被动降低碳排放的多能源系统形态。文中对低碳综合能源系统规划关键技术进行了评述和展望。首先,梳理了现阶段能源转型目标和路径优化方法;然后,从碳捕集和可再生能源消纳两方面对低碳综合能源系统关键要素建模方法进行总结;在此基础上,根据不同低碳综合能源系统层级的特点,分别评述了集成碳捕集技术和高比例清洁能源的跨区级低碳综合能源系统规划方法、考虑多类型分布式清洁能源和灵活性资源的区域级低碳综合能源系统规划方法、计及用户用能及建筑特性的用户级低碳综合能源系统规划方法;最后,对不同层级低碳综合能源系统规划面临的挑战进行了展望。     

碳中和”目标下的电能替代发展战略研究

长期以来,化石能源支撑着我国工业文明发展,同时也带来了环境污染、气候变化等影响人类生存发展的现实难题.电能是清洁、高效、便捷的二次能源,电能替代是实现"碳达峰"与"碳中和"目标的重要路径.首先梳理了"碳中和"目标下的分阶段任务,分析整理了在"碳中和"目标下的电能替代发展前景;并列举了"十三五"期间电能替代工作取得的成就;最后据此分析了电能替代各项技术在"十四五"期间发展战略及后续工作.     

“双碳”目标下我国能源电力低碳转型路径

能源电力低碳转型是实现碳达峰、碳中和的关键,事关我国经济社会发展全局。以实现我国经济社会发展目标为约束,以保障能源供应安全为前提,综合研判我国化石能源减少与非化石能源替代时序,对比分析不同国际国内能源资源供应形势下电力转型情景,提出零碳电力系统发展路径,从科学设定目标、夯实安全基础、加快清洁替代、加强科技引领、创新体制机制等方面,提出推进我国能源电力低碳转型措施建议。     

支撑“双碳”目标实现的问题辨识与关键举措研究

中国作为世界上最大的发展中国家和主要的能源消费国与碳排放国，“双碳”目标对中国经济社会绿色低碳发展提出了更高要求。实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要在科学认识的基础上，辨识实现“双碳”目标的问题与挑战，研究提出推进“双碳”工作的关键举措。在坚持问题导向基础上，剖析了“双碳”问题的来源，探究了“双碳”问题的本质与深层表现；系统分析了中国实现“双碳”目标面临的挑战与条件基础，统筹发展与减排等多对关系；提出了推动能源绿色低碳转型、推进重点领域节能、推广应用节能低碳技术和产品、完善绿色低碳发展体制机制、促进资源节约集约利用、巩固和提升生态系统碳汇能力、加强国际交流与合作等实现“双碳”目标的关键举措。     

基于“双碳”目标的城市能源发展规划路径研究

能源是经济社会发展重要的物质基础和动力,也是碳排放的主要源头,“十四五”时期是实现“双碳”目标的重要基础期和窗口期。能源规划在推动经济社会转型、实现“双碳”目标中发挥承上启下、革故鼎新的作用,对贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略具有开拓性意义。以湘乡市为例,进行基于“双碳”目标的城市能源发展规划路径研究。     

碳中和目标下电力需求预测体系构建及华东区域电力需求发展趋势研究

碳达峰、碳中和将加速全社会各行各业,尤其是能源系统的转型,而电力行业作为能源枢纽,能源领域在双碳转型过程中将对电力需求带来不可忽视的影响。该文立足于分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理。     

中国能源电力碳中和实现路径及实施关键问题

结合中国经济社会和能源电力发展的现实国情,分析中国碳中和机理框架和中国能源互联网减排思路。按照全社会减排成本最优,应用综合评估模型MESSAGE研究提出中国全社会碳中和整体路径和能源电力系统转型路径,结果表明：中国2060年前全社会实现碳中和路径总体可按尽早达峰、快速减排、全面中和3个阶段推进,全社会碳排放2028年左右达峰,2060年90%能源需求由非化石能源满足,全社会2/3的能源使用均为电能,实现能源使用体系全面转型。同时着重分析了实现碳中和过程中减排速度和节奏、电力系统平衡调节、转型成本和疏导等关键问题。     

电力系统碳排放流分析理论初探

采用低碳电力技术是电力行业实现可持续发展的重要举措。现有研究中,碳排放的统计量通常以宏观数据统计为主,按照一次能源消耗量转换得到。此类方法无法揭示电力系统碳排放的特点,在应用中存在着诸多局限性。文中探讨了将碳排放分析与电力系统潮流计算相结合的新思路,提出了电力系统碳排放流的概念。结合网络分析技术,提出并建立了电力系统碳排放流分析的几个基本概念与指标,初步形成电力系统碳排放流分析的理论架构。给出了一个示例系统的计算结果和直观展示,并结合电力系统潮流分析的基本原理,剖析了电力系统碳排放流分析理论的作用和意义。最后对电力系统碳排放流分析理论的应用领域和研究方向进行了展望。     

碳交易在综合能源系统规划与运行中的应用及展望

由于化石能源的大规模消耗和随之而来的碳排放,能源与环境问题在世界范围内日益突出.引入碳交易和发展综合能源系统成为实现能源行业低碳化和可持续发展的重要手段,两者如何结合促进应予以重点关注.文中聚焦碳交易在综合能源系统中的应用问题,总结了碳交易关键要素和碳市场发展状况,分析了碳交易对综合能源系统规划与运行的影响过程,全面梳理了考虑碳交易的综合能源系统规划与运行模型的组成要素和研究现状,从影响机理、交易机制和应用模式三个方面对碳交易与区域综合能源系统的协同发展进行了探讨和总结.     

我国内陆核电站选址问题的研究

通过对2a多中国电力投资集团公司部分内陆省份核电站选址和初步可研工作以及对外进行的内陆核电站选址技术交流和考察活动进行研究和总结，提出我国需要在内陆省份规划建设一批核电站，以解决环境问题和缺能省份的能源供应，并对我国内陆核电站选址需把握的原则、厂址特点、装机规模、水工设施与水文、大件运输、厂址可行性及安生性评价所关注的侧重点进行了论述，提出了我国开发内陆核电要抓紧做好规划，加强核电厂址保护。应根据经济发展的情况，综合平衡船海和内陆，合理布局，尽快启动1、2个内陆核电站工程建设。     

碳交易试点政策与电力行业碳减排

低碳战略下,碳交易制度对于电力行业的碳排放量具有重要影响。以碳交易地方试点政策作为准自然实验,利用中国2006—2018年30个省际面板数据,采用双重差分模型检验了碳交易政策的实际影响效果。发现：（1）相对非试点地区,试点地区电力行业碳排放量具有更为迅速的下降趋势;（2）试点地区碳交易总量越高,交易额越大,则该地区电力行业碳排放量越低。结论表明：中国的碳交易试点制度对于地区电力行业碳排放具有控制作用。     

“双碳”目标下“十四五”电力供需形势

“双碳”目标将推动电力系统加快清洁低碳转型,对中国“十四五”电力供需形势产生深刻影响。分析了“双碳”目标下“十四五”电力供需的主要影响因素,建立了基于部门分析等方法的电力需求预测模型,采用电力系统生产模拟分析电力供需平衡情况。研究发现“十四五”期间中国电力供需形势呈现电力需求保持较快增长、夏冬“双高峰”均面临电力保供压力、水电占比较高地区冬季枯水期存在一定电量缺口等特点。建议采取加强电力源网荷储一体化规划、加快完善需求响应政策和机制、根据需要布局适量气电与电化学储能电站等措施保障电力供需平衡。     

基于来源多样性特征的中国电力碳足迹估算

来源多样性是电力有别于其他能源类型的最显著特征。根据不同电力来源的碳排放强度和消费水平,结合土地覆被的固碳能力变化,对2005～2009年的中国电力碳足迹进行了分类估算。结果表明,全国电力碳足迹从500.92×106hm2增加到765.53×106hm2;人均电力碳足迹从0.40 hm2.人-1增加到0.60 hm2.人-1。火电、水电、风电和核电平均占比分别约为96%、4%、0.03%、0.01%。煤炭投入增加和石油投入减少削弱了火电乃至整个电力的来源多样性。为有效推进电力产业的节能减排,应坚持低碳电力开发与火电结构调整并重的原则。     

计及复合碳泄漏效应的电力系统双层规划

“双碳”目标下,不对称碳监管政策在电力行业低碳转型路径中引发的强、弱复合碳泄漏效应需要引起关注。针对单边碳减排政策在电力系统中的影响,结合边际电价理论构建了考虑输电网级能源网架扩展与配电网级能源枢纽负荷行为的电力系统双层规划模型。首先,在上层能源网架规划中分析线路扩展带来的弱碳泄漏效应,通过拉格朗日乘子求解电网边际电价,在此基础上计及强碳泄漏效应影响下的负荷转移行为,建立下层能源枢纽经济规划模型;其次,分析碳泄漏的成因并提出缓和手段,建立对应模型;然后,提出电力系统双层低碳规划的求解流程,并设计提升双层规划收敛性的二分启发式方法;最后,在改进的IEEE 12节点系统与改进的IEEE 236节点系统中进行仿真,分析碳价格与碳泄漏缓和手段对碳泄漏效应的影响,算例结果验证了碳泄漏的形成渠道与影响。分析免费碳配额或碳排放关税对碳泄漏效应的缓和作用与风险,同时,研究双层规划模型收敛性,可为电力系统低碳转型路径中开展合理碳监管提供参考。     

基于区块链技术的电力行业碳减排奖惩及碳交易匹配模型

电力行业作为中国优先纳入碳交易体系的行业,已成为实现碳减排的重要主体。区块链作为一种新兴的分布式账本技术能够有效解决碳交易体系中的数据安全、运行效率等问题。基于区块链技术,文中在构建电力行业碳交易体系整体框架的基础上,构建了碳配额成本决策模型、碳减排奖惩模型和碳交易匹配模型,并引入减排努力值指标,作为上述3个模型子系统的流程推进与联系桥梁,以实现安全、高效的碳交易。通过算例分析验证了该碳交易体系的有效性,并给出仿真设计,说明采用区块链组织碳交易体系能够节约成本、提高效率、增加效益。